● 摘要
C/SiC是以碳化硅为基体，碳纤维为增强材料的一种陶瓷基复合材料，具有强度大，密度低，耐热性好，耐摩擦性高等优点，C/SiC以其良好的结构性能和摩擦性能，在我国航空航天领域应用日益广泛。然而C/SiC复合材料耐磨性高，是典型难加工硬脆材料，加工过程中刀具磨损快、寿命短、加工成本高；此外，加工表面还容易出现纤维撕裂、崩边等缺陷，C/SiC复合材料的加工问题有待解决。通过调研国内外加工现状，本文探索了旋转超声振动对C/SiC复合材料加工效果，从机理分析、刀具研制、实验研究三个角度开展C/SiC复合材料加工技术研究。
首先，分析了C/SiC复合材料的制备及断裂机理，介绍了生产C/SiC复合材料的四种工艺以及不同工艺对C/SiC复合材料力学特性的影响，继而简要介绍了超声振动系统的组成，并分析了旋转铣磨超声振动侧铣加工机理，建立了基于笛卡尔坐标系和圆柱坐标系的切削力模型，随后利用实验测定模型中的待定参数，完善了切削力模型，并进一步验证了切削力模型的正确性。
其次，分析了刀具材质、结构形式、金刚石磨粒尺寸等参数的设计依据，设计了一组针对面铣、侧铣的不同结构参数的旋转超声振动铣磨刀具，并通过实验对刀具结构进行优选，指出切屑槽的合理性和必要性，以及不同粒度金刚石工具刀具的优势和局限。
最后，通过测试不同材质和结构的传统刀具加工C/SiC复合材料的性能，优选出适用于该材料加工的传统刀具类型；继而对比相同的工艺参数下铣磨刀具与传统刀具在表面质量、切削力、刀具寿命上的区别，其中包括有超声振动的铣磨加工和无超声振动的铣磨加工；进而分析了两类刀具加工C/SiC复合材料的效果及经济性问题，指出了铣磨刀具在加工C/SiC复合材料方面的优势。